專利名稱：一種砼泵機械配管的鑄造和熱處理的生產方法
技術領域：
本發明涉及機械類，特別涉及一種非合金化等溫淬火球鐵砼泵機械配管的生產方法，尤指一種砼泵機械配管的鑄造和熱處理的生產方法。
背景技術：
砼泵機械配管亦即砼泵管是砼泵機械的重要易損配件。目前社會上的砼泵機械配管即砼泵管都是選用優質鑄鋼管，加之內表面超高頻淬火處理生產的。砼泵管件的工作面是管子的內表面，一般的鑄鋼材料采用其它熱處理方法無法達到HRC58 67的硬度要求，極易早期磨損。而采用一般的高頻淬火設備，多為外表面淬火，無法解決砼泵管內表面易損的難題。所以只有選用內表面超高頻淬火處理才能達到目的。這種內表面超高頻淬火設備， 目前，只有用昂貴的價格從國外進口 ；另外，經這種設備處理的砼泵管的淬硬層深度只有 1.5 1.8mm，淬硬層磨損掉后，砼泵管很快就被磨穿。一般只能生產12000m3混凝土。這是此種鑄鋼砼泵管內表面高頻淬火熱處理方法的致命缺憾。加之進口內表面淬火設備價格昂貴，大大提高了商業混凝土的生產成本。再者，為了提高生產效益，增加砼泵機械配管舉升高度，對傳統的砼泵管減重是必要的。但傳統的砼泵管主要工作面只有很薄的一層，無法再繼續減薄，這是砼泵管減輕重量的一大障礙，同時也浪費了大量的金屬材料。因此，急需加以解決。經有關專家論證，到目前為止，國內外均沒有采用非合金化等溫淬火球鐵新材料鑄造成型的砼泵管的報導。
發明內容
本發明的目的在于提供一種砼泵機械配管的鑄造和熱處理的生產方法；解決目前傳統的砼泵機械配管使用壽命短；投資較多，生產成本高；無法進行減薄設計和金屬耗損多等缺陷。本發明的技術方案針對目前砼泵機械配管生產方法存在的上述弊端，一種采用非合金化等溫淬火球墨鑄鐵材料，鑄造生產砼泵機械管件的生產方法產生了。這就是采用等溫淬火球墨鑄鐵(Austempered Ducile Iron，其縮寫為ADI)這種高性能金屬材料制造砼泵管的生產方法。所謂等溫淬火球鐵，是上世紀七十年代末，人們把鋼的等溫淬火工藝移植到球墨鑄鐵的熱處理中，使球鐵的基體組織在中溫轉變區產生針狀鐵素體和富碳奧氏體組織。這就是人們所稱謂的“等溫淬火球鐵”。這種新材料具有強度高(抗拉強度Qb由SOOMpa 1600Mpa以上)，韌性好(伸長率δ由1-10%以上)，沖擊韌度ak由20 120J/cm2以上，吸震性好，耐磨性好，彎曲疲勞強度和接觸疲勞強度與低合金鋼相當，質量輕(比鋼的密度低十分之一，因而同等大小的零件比鋼輕十分之一)，成本低等一系列獨特優點。其綜合性能明顯高于普通球鐵和鍛鋼。這種新材料的開發成功，給砼泵機械配管的生產提供了新的生產方法。采用這種ADI新材料生產的砼泵管，確保了整個斷面都能淬透，換句話說，從里到外都是相同硬度，大大提高了砼泵管使用壽命，約為傳統砼泵管壽命的三倍以上，也為減薄輕量化設計提供了有利條件。本發明的工藝流程是先采用非合金化球墨鑄鐵鑄成砼泵管毛坯；之后，經過粗加工后等溫淬火熱處理；再精加工成砼泵管。所謂非合金化，即為這種新材料中不再加入其它合金化元素。這種新材料的鑄造砼泵管已通過裝機試驗并已進行批量試生產。本發明綜合采用一系列先進的工藝方法首先，用非合金化等溫淬火球鐵材料鑄造砼泵管。之所以采用非合金化成分是因為管壁較薄，僅4. 5mm，無需加合金元素，等溫淬火熱處理時也可以淬透砼泵管管壁。球鐵鐵水經吹氬氣方法凈化，以提高性能；鑄造毛坯采用鐵模離心鑄造方法；球化采用蓋包沖入法；等溫淬火處理在電腦控制的帶有保護氣氛的鹽爐生產線上進行，保護氣氛避免工件表面氧化脫碳，鹽爐生產線電腦控制避免人為因素影響，使等溫淬火的管件質量更加穩定；選用先粗機械加工后等溫淬火處理的方法，最后精加工成型。其生產方法具體步驟如下
⑴采用生產非合金化球鐵生產砼泵管毛坯。也就是不再加任何合金元素來熔煉球鐵原鐵水；同時采用吹氬氣法凈化鐵水，減少雜質；其鐵水經過提高材料性能的吹氬氣凈化處理；
⑵造型方法選用離心鑄造方法。即在離心機上的鐵模具里澆注成型的方法。提高球鐵管件冷卻速度，細化基體組織，比一般砂型鑄鋼件具有更好的強韌性；
⑶球化處理采用蓋包沖入法，即在有包蓋的球化包里球化處理(在球化處理包上方加了一個中間包蓋)，使鎂蒸汽不能自由逃逸，使球化處理更穩定。在包蓋和鐵水表面之間形成了一個基本密封的空間，使外界的氧不能自由進入鐵水包上方。這使上浮到鐵水表面的鎂蒸汽得不到大量氧氣補充而延緩了燃燒，提高了球化元素鎂在鐵水中的吸收率，增加了球化處理的穩定性；節省了 1/4 1/5的球化劑；同時也大大改善了工作環境。(4)選用先對砼泵管毛坯粗機械加工，后等溫淬火熱處理的工藝方法。粗加工余量大小留有熱處理變形量，最后精加工成型；
(5)等溫淬火處理是在電腦控制的帶有保護氣氛的鹽爐生產線上進行。保護氣氛避免工件表面氧化脫碳，避免人為因素影響，使等溫淬火管件的質量更加穩定，這種砼泵管管壁從里到外都保持高硬度，大大提高了砼泵管的使用壽命。性能優異的等溫淬火球鐵是通過等溫淬火熱處理得到的，這是等溫淬火球鐵砼泵管的生產中的一個關鍵環節。這個工藝過程包括奧氏體化加熱過程和基體組織等溫轉變過程兩個階段。首先要把工件加熱，使其基體組織變成全部或部分奧氏體組織，這需要保持一定時間才能得到。奧氏體化加熱工藝過程，是由加熱工件的大小、壁厚(模數)、工件的化學成分和要求達到材料性能牌號等因素決定的。奧氏體化加熱的工藝參數為加熱溫度880 920°C，保持時間1 2個小時。在此奧氏體加熱溫度下，把工件直接淬到淬火介質(硝鹽) 中進行中溫區轉變。根據不同力學性能要求，在不同的溫度下進行等溫淬火組織轉變，并保持一定時間。這種砼泵管的等溫淬火處理要求的性能牌號為QTD1400-1。其等溫淬火處理工藝參數為等溫溫度235 260°C，保溫時間1 2小時。綜上所述，砼泵機械配管的等溫淬火熱處理工藝為 奧氏體化加熱880 920°C 保溫1 2小時等溫淬火處理 2；35 260°C 保溫1 2小時
(6)砼管淬火后關鍵部位要用超聲波探傷檢查，并對砼泵管的附鑄金相試塊進行金相檢查，化學成份檢查及力學性能檢查。本發明的優點該方法選用了性能優異的ADI新材料，節省了進口設備的投資；大大提高了使用壽命；同時，重量輕、成本低，可以進行減薄設計，大大節省了貴重金屬的消耗，具有顯著的經濟效益和社會效益。
具體實施例方式
本發明選擇“大連新重鑄業”及“山西福寧鑄造”為實施例試驗廠，按上述方法步驟進行試驗，其結果如下
(1)爐料選用低碳廢鋼加增碳劑，在感應電爐里熔煉球鐵鐵水，并經過吹氬氣凈化鐵水。其鐵水化學成份見表1 ； 表1原鐵水化學成份％
權利要求
1. 一種砼泵機械配管的鑄造和熱處理的生產方法，其特征在于該方法綜合采用一系列先進的工藝措施，其步驟如下(1)采用非合金化球鐵生產砼泵管毛坯，其鐵水經過提高材料性能的吹氬氣凈化處理；(2)造型方法選用離心鑄造法，即在鐵模模具里澆注球鐵水的工藝方法，提高球鐵冷卻速度，細化基體組織，比一般砂型鑄鋼件具有更好的強韌性；(3)球化采用蓋包沖入法，即在有包蓋的球化包里球化處理，使鎂蒸汽不能自由逃逸， 使球化處理更穩定；(4)選用先粗機械加工后等溫淬火的工藝方法，粗機械加工余量大小留有熱處理變形量，熱處理后再對砼泵管精加工；(5)等溫淬火處理是在帶有保護氣氛的鹽爐生產線上進行，保護氣氛避免工件表面氧化脫碳，鹽爐生產線電腦監控避免人為因素影響，使等溫淬火球鐵砼泵管質量更加穩定；這種砼泵管管壁從里到外都保持高硬度，提高了砼泵管的使用壽命；奧氏體化加熱 88(T920°C 保溫1 2小時； 等溫淬火處理 2；35 260°C 保溫1 2小時；等溫淬火后砼管關鍵部位要用超聲波探傷檢查，并對砼泵管附鑄金相試塊進行金相檢查，化學成份及力學性能檢測。
全文摘要
本發明是一種砼泵機械配管的鑄造和熱處理的生產方法，屬于機械類。其采用非合金化等溫淬火球鐵新材料制造砼泵管，采用離心鑄造工藝方法鑄造砼泵管毛坯；球化處理采用蓋包沖入法，使球化率更加穩定；生產球鐵的鐵水經過吹氬氣凈化去除雜質；先機械加工后等溫淬火的工藝方法，保證砼泵管尺寸在要求范圍內；在帶有保護氣氛的鹽爐生產線上進行等溫淬火處理，產生奧氏體+針狀鐵素體基體組織，保持了高硬度和高耐磨性。其優點是該方法采用性能優異的新的金屬材料制造砼泵管后，使用壽命大幅度提高；節省內表面淬火設備投資。和鑄鋼砼泵管比，減輕重量1/10、降低生產成本，具有顯著經濟效益和社會效益。
文檔編號C21D1/20GK102389960SQ20111033097
公開日2012年3月28日 申請日期2011年10月27日 優先權日2011年10月27日
發明者王懷林, 王烈 申請人:王懷林, 王烈